地下工程围岩变形特征的分析原理及其应用

围岩变形量测是地下工程监控的主要内容.得到的变形曲线不仅记录了地下工程开挖后渐趋稳定或失稳的过程,而且反映了其瞬时特性,论文通过对变形曲线的分析,提出了研究围岩变形形态的特征值法;在大量实测资料基础上,介绍了特征值法在围岩变形形态分类中的应用。图5,表2,参6。     

低地应力区地下洞室围岩变形量二维有限元数值模拟

以西北某市水利地下工程泄洪洞为例,在采用弹塑性二维有限元法对洞室围岩开挖后Ⅳ类围岩变形量进行数值模拟研究的基础上,总结分析了低地应力区地下洞室开挖后围岩变形破坏及其特征。     

地下工程围岩稳定性分类的突变级数法研究

提出基于突变级数理论的地下工程围岩稳定性分类的评价方法.根据突变级数理论,对影响地下工程围岩稳定性的因素(包括岩石质量指标、岩石单轴饱和抗压强度、完整性系数、结构面强度系数和地下水渗水量)进行多层次分解,对数据进行归一化处理,结合突变理论与模糊数学理论,进行综合量化运算,得到最后的评价类别.利用广州抽水蓄能电站一期工程的12个实测数据和插值法得到的18个学习样本,建立地下工程围岩稳定性分级的突变级数模型,并用于电站二期工程22处围岩的稳定性分类中.研究结果表明,突变级数法的判别结果比较符合实际,并与人工神经网络法、支持向量机法判别结果较一致,为地下工程围岩稳定性分类提供了一种新方法.     

采用AHP-可拓学的地下工程围岩稳定性预测模型

为解决地下工程围岩稳定性评价问题,综合运用AHP和可拓学理论,建立多层次多指标的地下工程围岩稳定性综合评价模型,得出安全等级标准及指标量值.运用AHP确定指标的权重系数,并依据可拓学理论构造经典物元、节域物元和关联函数,建立地下工程围岩的AHP-可拓学预测模型,依据特征值逐一确定30个待识别物元稳定性级别.计算结果表明,理论上适宜依据工程围岩稳定性的各层次指标的权重值和级别特征值,作为评价安全等级标准,对来自同一工程的样本稳定性识别较好,与突变级数法及逼近理想解排序法结果相吻合,该方法可用于地下工程围岩稳定性识别.     

地下工程围岩稳定性评价的熵权系数法

针对地下工程围岩稳定性评价问题,综合考虑影响围岩稳定性的主要因素,提出围岩稳定性综合评价的熵权系数方法,并建立基于熵权系数法的围岩稳定性综合评价模型.基于该模型,对工程实例进行熵权系数法综合评价,得到与可拓学方法和模糊模式识别直接法基本一致的评价结果.结果表明,基于熵权系数法基本原理的围岩稳定性综合评价模型,可以应用于地下工程围岩稳定性的评价,且评价结果可靠、合理.     

依据扩容率判断围岩的稳定状态

确定围岩的稳定性状态是地下工程研究的关键难题之一，至今尚无有效的分析方法，即使进行了现场监测，也难以判定围岩的稳定状态。本文以自承载能力是决定围岩稳定性的主要因素为依据，在深入分析现场实测资料的基础上，开展了反映围岩变形特点的平面应变试验，综合建立了围岩扩容率与其自承载能力的关系模型，以期在现场监测结果与围岩稳定状态之间架起桥梁。     

已有围岩纵剖面LDP曲线对比及影响因素分析

收敛-约束法是隧道结构设计的实用方法之一,围岩纵剖面曲线(LDP)是该方法成功运用的关键.在收集整理现有LDP曲线公式基础上,对其优缺点进行了对比分析,同时利用数值软件研究了岩体强度及变形特性对LDP曲线的影响.结果表明:由于研究出发点不同,对于同一工程基于已有LDP曲线公式采用相应数据输入后所得到曲线形态相差较大;粘聚力、摩擦角对曲线形态影响较大,弹性模量、剪胀角对于LDP曲线基本无影响;泊松比对弹性介质LDP形态基本无影响,但洞壁围岩塑形屈服区范围越大,泊松比影响越大.在实际工程中为获得LDP曲线,建议采用数值计算的方法并考虑粘聚力、摩擦角以及泊松比的离散影响.研究结果可为地下隧洞(道)采用收敛-约束法初期支护参数设计中LDP曲线的获得提供借鉴与参考.     

锚杆尾部断裂机制和防破断方法应用

 基于岩体弹性能释放对锚杆的冲击作用,采用冲击动力学中刚性块对杆轴向碰撞的应力解,推导出了锚杆断裂的4种围岩应力条件。在此基础上分析了岩石弹性模量、锚杆弹性模量、锚杆直径与岩石泊松比等因素对锚杆断裂的影响。分析结果显示:在这4种围岩应力条件中,杆头被一次冲断基本上是不可能的,由于其他几种锚杆断裂时的围岩应力条件很接近,所以在实际中锚杆尾部被一次冲断的可能性最高,这也印证了锚杆尾部容易断裂的观点;另外,锚杆断裂的围岩应力条件受岩石弹性模量、岩石泊松比、岩石密度、锚杆弹性模量、锚杆密度、锚杆直径等因素的影响,其中影响较大的是岩石弹性模量与锚杆弹性模量的比值、锚杆直径和岩石泊松比;锚杆尾部断裂的围岩应力条件对于改进锚杆形式、优化锚杆力学性质有理论指导意义。最后,以马路坪矿的巷道工程为例,说明了锚杆防破断方法的具体应用,收到了良好的效果,可以在实际工程中推广应用。     

水工隧洞支护参数类比设计的模糊概率方法

隧道及地下工程设计中,岩体级别的划分和支护参数的选取受多种不确定性因素影响,不仅具有随机性,也具有模糊性.在节理岩体CSIR分类法和支护参数推荐值的基础上,选择了影响围岩稳定性的主要因素,利用模糊概率理论,建立了某水工隧洞围岩稳定性的模糊概率评估模型,对围岩级别进行了划分,并提出了支护设计参数.模型应用模糊权重的概念,充分考虑了权重的模糊性以避免权重取值的不确定性.算例结果表明:围岩评判级别为Ⅲ级,同时考虑贴近度的作用,对支护体的支护参数进行了设计,取得了较为经济合理的效果.     

浅谈偏压隧道软弱围岩与初期支护相互作用机理

随着地下工程建设规模不断扩大,在交通、水电、城乡建设、矿山等诸多领域都涉及到软弱围岩问题,地下工程软弱围岩的稳定性和支护方法已成为地下工程中迫切需要解决的问题。通过对喷射混凝土、径向锚杆、钢支撑和钢筋网的作用机理进行分析,阐述了围岩与初期支护的相互作用原理,探讨了支护刚度（阻力）及初期支护架设时机对围岩变形和受力的影响。     

地下工程围岩应力分析的极限误差估计

本文提出了用有限元法对地下工程围岩进行应力分析的极限误差的概念,并以圆截面水平巷道为例,导出了极限误差的估计公式,为工程设计提供了可资参考的依据。     

地下结构围岩锚固参数的弹塑性分析

本文在对地下工程结构围岩体进行弹塑性分析的基础上，提出结构体锚杆加固参数（锚杆长度，锚固范围及锚杆变形量）的计算式，并对锚杆的布置方位进行了探讨。     

破裂岩石力学性态的模拟研究

本文根据三轴压缩模拟试验结果,探讨了围压对破裂状态岩石的残余强度和弹模的影响,岩石处于完整状态与破裂状态时的粘结力和内摩擦角、岩石在不同破裂状态下的弹模变化情况,并提出了一种与模型材料相似的天然岩石处于破裂状态时的力学模型。     

自然支护法力学原理的研究

以矿山井下矿柱的实际形态为基础，建立了模拟测试方法和理论分析基础，提出了实用抗压强度这一概念，从而奠定了“自然支护法”在三下采矿工程中应用的理论和实践基础。     

深孔分段爆破法掘进采空区充填井成井的研究

采空区掘进充填井是一次回采嗣后块石胶结充填采矿法的关键。如不解决,采空区将不断扩大,势必造成地压危害和残留空场硫铁矿矿石氧化自然发火。而新桥硫铁矿采空区已达10~4m~3以上。解决采空区充填井已是燃眉之急。采用SQZ-1型潜孔钻车钻凿深孔而后分段爆破成充填井的成功,既解决了新桥矿采空区充填问题,又解决了其他方法不能掘进采空区充填井的问题,对类似矿山有较大的推广应用价值。     

岩体稳定性评价的耦合神经计算方法

给出了一个基于单元ＢＰ神经网络拓扑而成的耦合神经计算模型,对其在地下工程岩体稳定性评价系统中的应用进行了研究。结果表明,耦合神经计算地下工程岩体稳定性评价系统有着较好的实用性和先进性。     

岩石三轴实验中的应力路径与应力应变分析

通过对砂岩、大理岩、角砾大理岩三轴实验中应力路径与应力-应变分析,揭示了在各种试验应力环境中大多数岩样的最大主应力方向的应变为最大;保持围压快速卸荷轴压时出现了-ε1,及与围压无关的岩石弹性泊松比等现象.建议采用以LVDT控制模式保持轴向位移方式下卸围压来模拟人工开挖工程引起的隧道围岩应力重新分布现象.     

岩爆灾害的灰类白化权函数聚类预测方法

岩爆是高应力岩石地下工程中的地质灾害.将岩爆与其影响因素之间的关系作为灰色系统,提出采用灰类白化权函数聚类的预测方法对岩爆灾害进行预测.选取岩石弹性能量指数、脆性系数和围岩最大切向应力与岩石单轴抗压强度的比值作为岩爆灾害预测的主要影响因子,并构造了适于岩爆预测的各聚类指标的白化权函数.采用本文提出的方法对国内外一些岩石地下工程实例进行了分析,并与工程实际情况进行了对比,研究结果表明,本文提出的基于灰类白化权函数聚类的岩爆灾害预测方法具有较高的预测精度.     

地下厂房锚杆支护的反向传播神经网络智能化设计模型

水电站地下厂房的支护设计一般采用工程类比法,而西南地区高地应力、大跨度地下洞室的修建难度往往超出以往的工程,难以完全适应。亟待建立考虑复杂地质条件影响的围岩支护定量设计理论和方法。在29个跨度为18.0～34.0 m,强度应力比为2.00～80.8的地下厂房支护参数的基础上,采用反向传播(back propagration, BP)神经网络方法,训练出了地下厂房系统锚杆支护的智能化设计模型。该模型通过输入洞室跨度值和强度应力比对系统锚杆直径、间排距进行优化设计。采用对神经网络权重分析的方法探讨了洞室跨度和强度应力比对系统锚杆支护方案选择的影响程度。研究结果表明:基于BP神经网络的水电站地下厂房系统锚杆支护的智能化设计模型具有良好适用性和可靠性;在仅考虑强度应力比和洞室跨度的情况下,水电站地下厂房系统锚杆的支护设计应该优先考虑强度应力比的大小。